预应力大跨度梁的施工技术探讨

　　摘要：目前在许多公用建筑中，为了满足使用功能多样化和布局美观大方的要求，往往需要设置大跨度梁。本文结合工程实例,就此对预应力大跨度梁的施工方法作简单的介绍。
　　关键词：预应力梁；大跨度梁；大截面；高支模
　　一、工程概况
　　某交通中心工程采用大空间、大跨度的结构形式。东西跨25.2m，层高10.02m，现浇钢筋混凝土框架结构。预应力梁采用后张拉有粘结预应力技术，梁截面尺寸600mm×1800mm，共计10榀，每榀2束高强低松弛钢绞线。钢绞线抗拉强度标准值fptk=1860Mpa,Es=2.02×105Mpa。预应力梁混凝土标号为C40，锚具采用OVM型夹片锚具。
　　针对该工程特点，为确保完成设计意图，主要难点有：1)高大模板支撑体系的设计、安装；2)波纹管孔洞成型，钢绞线的布置与预应力张拉。
　　二、高大模板支撑体系设计及施工
　　大厅梁底净高9.9m，板厚120mm，预应力大梁净高9.22m，截面尺寸600mm×1800mm。为满足支撑体系的稳定可靠，确定使用扣件式钢管满堂架，编制专项施工方案进行计算、分析。
　　1支撑构造
　　水平杆步距≤1600mm；支架四周、中间每隔10m由下至上设置竖向连续剪刀撑，剪刀撑宽度5m，底部与楼面顶紧，夹角45°；梁底、中间、扫地杆部位加设水平剪刀撑；利用已浇筑的混凝土柱，支撑架立杆每3m设置一道抱箍与混凝土柱拉结，确保架体稳定、安全。
　　预应力大梁截面600mm×1800mm，梁两侧设置垂直剪刀撑，梁底增加双立杆，立杆横距1100mm，纵距420mm；其余楼板区域立杆间距不大于900mm。每根立杆平均受力为7.5KN，梁底立杆、水平杆连接处均采用双扣件连接。
　　2支撑体系受力分析
　　验算面板、梁侧板、木愣、水平支撑钢管强度、挠度及立杆稳定性，经计算，均满足要求。为确保浇筑施工，下层模板支撑暂不拆除，待混凝土形成强度后拆除。
　　三、预应力梁施工
　　工程梁预应力张拉采用两端对称张拉，张拉控制应力。预应力曲线形状为二次抛物线。预应力筋孔道准确定位比较困难，且构件受力钢筋较多，尤其是梁柱端头处，钢筋密集。
　　1预应力筋伸长值计算
　　依据形状曲线，先确定反弯点C、E位置。经设计确定反弯点长度为3.78m。
　　
　　分段计算孔道长度，依据抛物线预应力筋长度公式：L
　　抛物线型预应力筋两端切线的夹角：
　　预应力筋与孔道壁之间的摩擦引起的预应力损失为：
　　其中x为孔道长度。
　　取钢绞线摩擦系数:K=0.003,μ=0.35
　　
　　其中AB、FG段摩擦预应力损失忽略不计。
　　张拉伸长值计算可以采用下列公式进行计算：
　　其中为分段起点应力与终点应力平均值：
　　上述计算结果统计如下：
　　预应力梁计算统计表
　　区
　　段 X（m） L（m）
　　
　　
　　
　　终点应力(N/mm2) 张拉伸长值（mm）
　　AB 0.5 0.5 0 0.0015 1 1395 3.5
　　BC 3.78 3.92 0.24 0.0838 0.920 1283 26.2
　　CD 8.82 9.16 0.24 0.0995 0.905 1161 55.9
　　总伸长值即为(3.5+26.2+55.9)×2=171mm
　　2预应力筋安装
　　本工程选用金属波纹管，管径，安装前，先按设计要求在箍筋上标出预应力筋曲线位置，托架采用钢筋焊成井字形，每隔1m点焊于箍筋上，要求固定可靠，防止位移。
　　波纹管安装，如发现破损，及时采取处理措施。灌浆孔、泌水管及连接接头部位采用钢丝绑扎牢固，并用胶带密封，确保不漏浆。
　　锚具采用内置式，梁端预埋喇叭管时，喇叭关中心与波纹管中心对齐，为防止位移，采用点焊形式与周边钢筋固定牢固。
　　按照设计图纸计算好钢绞线下料长度，穿入不慎时，不能硬顶，防止戳破波纹管，穿束完成后，对波纹管外观进行检查，发现孔洞现象及时修补。
　　预应力梁混凝土浇筑安排人员跟踪检查，防止混凝土浇筑时振动棒触碰金属波纹管，造成漏浆堵管现象。
　　3预应力筋张拉
　　根据设计要求，浇筑混凝土强度达到100﹪后，方可安排预应力张拉工作。
　　预应力筋张拉前梁侧模板应拆除，梁底模板不得拆除。本工程锚具采用8孔夹片锚具，张拉控制力。经计算，每束钢绞线张拉力为：
　　
　　根据千斤顶标定书，对应油压表读数为34.9MPa。与设计商定张拉程序为：
　　
　　预应力张拉采取两端同时张拉。从零应力加载至初应力，测量伸长值初读数，再以均匀速度分级加载至终应力，测量伸长值。
　　4实际张拉伸长值与计算值比较
　　选取几组数据，数据如下表所示：
　　
　　
　　 张拉时间 油压表读数 张拉伸长值
　　1#油压机 08：34 7 30
　　 08：36 34.4 105
　　2#油压机 08：34 7 47
　　 08：36 34．9 115
　　实际伸长值经校核在控制范围之内（±6﹪）。
　　5灌浆及封锚：
　　预应力筋张拉完毕，经检查合格，需尽快进行灌浆。防止预应力筋生锈，减轻锚具负载。
　　孔道灌浆采用42.5#普通硅酸盐水泥水灰比小于0.45。灌浆必须在排气孔溢出浆后，才能将气孔堵住，并持续加压到0.5-0.6MPa，稳压2分钟。灌浆应连续进行，一次完成，灌注过程中应不断搅拌，以免沉淀析水。钢绞线锚固后外露长度50mm，将多余部分用砂轮机切除。
　　锚具封头采用C40混凝土封头保护，封头处原有混凝土凿毛，以增加粘结。封头内配有钢筋网片3道，封锚混凝土密实、无裂缝。
　　四、结束语
　　目前,该大空间大跨度预应力梁工程经过精心组织施工，已顺利施工完成,混凝土拆模后和预应力张拉过程中未发现质量缺陷,已通过主体结构验收,取得了良好的预控效果。
　　参考文献
　　【1】 GB50009-2001.建筑结构荷载规范
　　【2】 刘忠.大跨度预应力梁的施工工作总结.《山西建筑》2006年15期

《预应力大跨度梁的施工技术探讨》

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